18應(yīng)用“等效平衡”判斷平衡移動的結(jié)果1．等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正、逆反應(yīng)同時(shí)投料，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)均相同。2．等效平衡的判斷方法(1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法：極值等量即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②00

2mol③0.5mol

0.25mol1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三種配比，按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SO2均為2mol，O2均為1mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足：c＋a＝2，eq\f(c,2)＋b＝1，即與上述平衡等效。(2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法：極值等比即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol3mol

0②1mol3.5mol2mol③amolbmol

cmol按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則①②中eq\f(nSO2,nO2)＝eq\f(2,3)，故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足：eq\f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq\f(2,3)，即與①②平衡等效。(3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)判斷方法：無論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要極值等比即等效，因?yàn)閴簭?qiáng)改變對該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無影響。例如：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②兩種情況下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即與①②平衡等效。3．虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強(qiáng)不變，平衡不移動。對于以下三個(gè)反應(yīng)，從反應(yīng)開始進(jìn)行到達(dá)到平衡后，保持溫度、體積不變，按要求回答下列問題。(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)再充入PCl5(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率________，PCl5(g)的百分含量______。答案正反應(yīng)減小增大(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)再充入HI(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。答案正反應(yīng)不變不變(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，NO2(g)的轉(zhuǎn)化率________，NO2(g)的百分含量________。答案正反應(yīng)增大減小(4)mA(g)＋nB(g)pC(g)同等倍數(shù)的加入A(g)和B(g)，平衡正向移動，達(dá)到平衡后，①m＋n>p，A、B的轉(zhuǎn)化率都增大，體積分?jǐn)?shù)都減小；②m＋n＝p，A、B的轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)都不變；③m＋n<p，A、B的轉(zhuǎn)化率都減小，體積分?jǐn)?shù)都增大。特別提醒上述反應(yīng)達(dá)平衡后，若保持溫度、壓強(qiáng)不變，再加入一定量的反應(yīng)物，則移動的結(jié)果無論是哪種情況，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和體積分?jǐn)?shù)都不發(fā)生變化。平衡轉(zhuǎn)化率的分析與判斷方法反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉(zhuǎn)化率分析①若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，達(dá)到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉(zhuǎn)化率提高，A的轉(zhuǎn)化率降低。③若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴(kuò)大)容器體積，氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b＞c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b＜c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))1．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。向同溫、同體積的三個(gè)密閉容器中分別充入氣體：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。恒溫、恒容下反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，下列關(guān)系一定正確的是()A．容器內(nèi)壓強(qiáng)p：p甲＝p丙>2p乙B．SO3的質(zhì)量m：m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)與c(O2)之比為k：k甲＝k丙>k乙D．反應(yīng)放出或吸收熱量的數(shù)值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙答案B解析因?yàn)榉磻?yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在恒溫、恒容的條件下進(jìn)行。根據(jù)等效平衡的原理可知，甲與丙最后達(dá)到平衡時(shí)SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量、容器內(nèi)的壓強(qiáng)、SO2與O2的比值都相同；乙相當(dāng)于在甲容器達(dá)到平衡后，將容器的體積瞬間擴(kuò)大為原來的2倍。設(shè)甲達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為p甲，此時(shí)容器內(nèi)瞬間壓強(qiáng)減小為eq\f(p甲,2)，此時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動，＝p丙，SO3的質(zhì)量，m甲＝m丙>2m乙，A錯(cuò)、B對；當(dāng)甲容器達(dá)到平衡后瞬間將容器體積擴(kuò)大2倍，平衡向逆反應(yīng)方向移動，但是生成的SO2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，這與開始兩者加入的物質(zhì)的量之比相同，所以在此過程中SO2與O2的物質(zhì)的量之比一直是2∶1不變，C錯(cuò)；甲與丙為等效平衡，但達(dá)到平衡時(shí)，甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率與丙容器中SO3的轉(zhuǎn)化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D錯(cuò)。2．一定條件下存在反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，其正反應(yīng)放熱。圖1、圖2表示起始時(shí)容器甲、丙體積都是V，容器乙、丁體積都是eq\f(V,2)；向甲、丙內(nèi)都充入2amolSO2和amolO2并保持恒溫；向乙、丁內(nèi)都充入amolSO2和0.5amolO2并保持絕熱(即與外界無熱量交換)，在一定溫度時(shí)開始反應(yīng)。下列說法正確的是()A．圖1達(dá)平衡時(shí)，濃度c(SO2)：甲＝乙B．圖1達(dá)平衡時(shí)，平衡常數(shù)K：甲<乙C．圖2達(dá)平衡時(shí)，所需時(shí)間t：丙<丁D．圖2達(dá)平衡時(shí)，體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)：丙>丁答案D解析甲和乙若都是恒溫恒壓，則兩者等效，但乙為絕熱恒壓，又該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則溫度：甲<乙，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，濃度c(SO2)：甲<乙，平衡常數(shù)K：甲>乙，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；丙和丁若都是恒溫恒容，則兩者等效，但丁為絕熱恒容，則溫度：丙<丁，溫度越高，反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，所用的時(shí)間：丙>丁，C項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)：丙>丁，D項(xiàng)正確。3．Ⅰ.恒溫、恒壓下，在一可變?nèi)莘e的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)＋B(g)C(g)。(1)若開始時(shí)放入1molA和1molB，達(dá)到平衡后，生成amolC，這時(shí)A的物質(zhì)的量為________mol。(2)若開始時(shí)放入3molA和3molB，達(dá)到平衡后，生成C的物質(zhì)的量為________mol。(3)若開始時(shí)放入xmolA、2molB和1molC，達(dá)到平衡后，A和C的物質(zhì)的量分別是ymol和3amol，則x＝________mol，y＝________mol。平衡時(shí)，B的物質(zhì)的量________(填字母)。A．大于2molB．等于2molC．小于2molD．可能大于、等于或小于2mol作出此判斷的理由是_________________________________________________________。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是________。Ⅱ.若維持溫度不變，在一個(gè)與(1)反應(yīng)前起始體積相同且容積固定的容器中發(fā)生上述反應(yīng)。(5)開始時(shí)放入1molA和1molB達(dá)到平衡后生成bmolC，將b與(1)小題中的a進(jìn)行比較：________(選填一個(gè)編號)。甲：a<b 乙：a>b丙：a＝b ?。翰荒鼙容^作出此判斷理由是________________________________________________________。答案(1)(1－a)(2)3a(3)2(3－3a)D若3a>1，B的物質(zhì)的量小于2mol；若3a＝1，B的物質(zhì)的量等于2mol；若3a<1，B的物質(zhì)的量大于2mol(4)eq\f(a,2－a)(5)乙因?yàn)?5)小題中容器的容積不變，而(1)小題中容器的容積縮小，所以隨著反應(yīng)進(jìn)行，(5)小題的容器中的壓強(qiáng)小于(1)小題容器中的壓強(qiáng)，有利于平衡逆向移動，故反應(yīng)達(dá)到平衡后a>b解析(1)由反應(yīng)A(g)＋B(g)C(g)可知，生成amolC必消耗amolA，則n(A)＝(1－a)mol。(2)因(2)與(1)為恒溫恒壓條件下的等效平衡，且(2)開始時(shí)A和B的物質(zhì)的量為(1)開始時(shí)A和B物質(zhì)的量的3倍，則達(dá)到平衡后(2)生成C的物質(zhì)的量為(1)生成C的物質(zhì)的量的3倍，故生成C的物質(zhì)的量為3amol。(3)因(3)與(2)為恒溫恒壓條件下的等效平衡，若1molC全部生成A和B，則可得到1molA和1molB，則xmol＋1mol＝3mol，解得x＝2。A(g)＋B(g)C(g)開始物質(zhì)的量mol22

1轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量mol3a－13a－1

3a－1平衡物質(zhì)的量mol3－3a3－3a3a從而可得y＝3－3a，n(B)平＝(3－3a)mol。由此可知，若3a>1，則B的物質(zhì)的量小于2mol；若3a＝1，則B的物質(zhì)的量等于2mol；若3a<1，則B的物質(zhì)的量大于2mol。(4)因(4)與(1)和(2)均為